2025年煤矿机电掘进试题及答案

2025年煤矿机电掘进试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.在煤矿井下，掘进工作面局部通风机及其开关附近10m范围内，风流中的甲烷浓度不得超过（）。A.0.5%B.0.8%C.1.0%D.1.5%答案：A解析：根据《煤矿安全规程》规定，局部通风机及其开关安装地点附近10m以内风流中的甲烷浓度都不得超过0.5%。这是为了防止局部通风机因甲烷浓度过高，在启动或运行过程中产生电火花引发瓦斯爆炸，是保障局部通风安全的重要措施。2.EBZ160型悬臂式掘进机型号中的“160”代表（）。A.截割电机功率为160kWB.整机重量为160吨C.掘进断面最大面积为160平方米D.履带接地比压为160kPa答案：A解析：悬臂式掘进机型号通常以截割电机功率为主要参数进行标识。EBZ系列中，EB代表悬臂式掘进机，Z代表纵轴式截割头，数字“160”即表示其截割电机的额定功率为160千瓦，这是反映掘进机破岩能力的关键指标。3.用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险环境的防爆电气设备，其标志为（）。A.ExdIB.ExdIIBC.ExdIMbD.ExeII答案：C解析：根据国家标准GB3836，煤矿井下防爆电气设备标志中，“Ex”表示防爆，“d”表示隔爆型，“I”表示煤矿用设备类别，“Mb”表示设备保护级别，适用于煤矿瓦斯爆炸环境。因此，ExdIMb是专用于煤矿井下的隔爆型电气设备的完整标志。4.在综掘工作面，通常与掘进机配套使用的临时支护设备是（）。A.单体液压支柱B.液压支架C.前探梁支护D.锚杆钻车答案：C解析：在综合机械化掘进工作面，掘进机截割后，为及时支护新暴露的顶板，防止冒顶，普遍采用前探梁作为临时支护。前探梁通常由工字钢或钢管制成，通过吊环固定在已支护好的永久锚杆上，并向前伸出，托住金属网或钢带，能快速有效地控制顶板，为永久锚杆支护作业提供安全空间。单体液压支柱主要用于补强或特殊地点，液压支架主要用于回采工作面，锚杆钻车是永久支护设备。5.煤矿井下低压馈电线上，应装设（）保护装置。A.短路、过负荷和漏电B.短路、欠压和单相断线C.短路、过电压和漏电闭锁D.短路、过载和远方控制答案：A解析：根据《煤矿安全规程》及相关电气安全规定，井下低压馈电线（如1140V、660V供电线路）必须装设短路、过负荷和漏电保护。短路保护用于迅速切断故障电流；过负荷保护防止线路长时间过载导致绝缘损坏或火灾；漏电保护（包括选择性漏电保护和漏电闭锁）是防止人身触电、电气火灾及瓦斯煤尘爆炸的关键措施。这三项是低压电网最基本、最重要的保护。6.掘进工作面“三专两闭锁”中的“两闭锁”是指（）。A.风电闭锁与瓦斯电闭锁B.风量闭锁与瓦斯闭锁C.电源闭锁与风机闭锁D.甲烷闭锁与一氧化碳闭锁答案：A解析：“三专两闭锁”是保障掘进工作面通风和供电安全的核心制度。“三专”指专用变压器、专用开关、专用线路。“两闭锁”指风电闭锁和瓦斯电闭锁。风电闭锁指停风或风量不足时，能自动切断掘进工作面动力电源；瓦斯电闭锁指工作面或回风流中甲烷浓度超限时，能自动切断动力电源并闭锁。只有甲烷浓度恢复正常且人工复电，才能重新送电。7.锚杆支护设计中，锚杆的锚固力不应小于杆体屈服力的（）。A.0.8倍B.1.0倍C.1.2倍D.1.5倍答案：B解析：这是锚杆支护设计的基本原则。锚杆的锚固力（即拉拔力）至少应达到杆体材料的屈服强度，以确保杆体本身在达到其承载能力之前，锚固剂与岩体的粘结不会先发生破坏。如果锚固力小于杆体屈服力，则杆体的强度无法充分发挥，属于不经济且不安全的锚固失效模式。8.胶带输送机在运行中，用于检测输送带横向断裂的保护装置是（）。A.跑偏保护B.堆煤保护C.防撕裂保护D.沿线急停保护答案：C解析：输送带纵向防撕裂保护装置通常安装在落料点下方或易撕裂部位，当输送带出现纵向撕裂，有异物（如锚杆、钢钎）穿透带体时，异物会触碰到安装在托辊下方的检测传感器（如钢丝绳、压力条、电磁感应器等），立即发出停机信号，防止撕裂扩大造成巨大损失。跑偏保护是检测带边偏离；堆煤保护检测机头卸料堆积；沿线急停用于人为紧急停机。9.矿井通风阻力测定中，常用的方法是（）。A.气压计法和压差计法B.风表法和皮托管法C.计算法和估算法D.模拟法和实验法答案：A解析：矿井通风阻力测定是掌握通风网络特性、进行通风系统优化改造的基础。气压计法（采用精密气压计测量测点绝对静压，结合其他参数计算阻力）适用于路线长、测点多的矿井；压差计法（用皮托管和压差计直接测量两点间的压差）精度高，是基准方法，但操作较繁琐。两者都是《矿井通风阻力测定方法》国家标准推荐的主要方法。10.下列哪种材料最适合制作用于高瓦斯矿井掘进工作面风筒的接头？（）A.普通铁丝B.尼龙扎带C.快速弹簧钢圈D.螺栓卡箍答案：C解析：风筒接头是通风管理的薄弱环节，容易漏风。快速弹簧钢圈接头（俗称“拉链”风筒）具有连接速度快、密封性能好、抗静电、阻燃等优点，能有效减少接头漏风，保证掘进工作面有效风量，尤其适用于对风量要求严格的高瓦斯矿井掘进工作面。普通铁丝易生锈、密封差且可能产生火花；尼龙扎带强度不足；螺栓卡箍连接慢且易损坏风筒。二、填空题（每空1分，共15分）1.掘进机液压系统中，控制执行元件运动速度和方向的阀是______阀；用于维持系统压力基本恒定的阀是______阀。答案：方向控制；溢流解析：方向控制阀（如换向阀）用于接通、切断或改变油液流动方向，从而控制液压缸或液压马达的启动、停止和运动方向。溢流阀通过溢流多余油液回油箱，使系统压力保持恒定或限制其最高压力，起定压溢流和安全保护作用，是液压系统压力控制的核心元件。2.煤矿井下供电的“三大保护”是指过流保护、______保护和______保护。答案：漏电；接地解析：这是煤矿井下安全供电的基石。过流保护包括短路、过负荷和断相保护，用于保护电气设备及线路。漏电保护用于监测电网对地绝缘状况，防止人身触电和漏电火花引发瓦斯爆炸。接地保护（保护接地）是将电气设备金属外壳与接地极可靠连接，在设备绝缘损坏漏电时，降低外壳对地电压，防止触电事故。3.锚索与锚杆的主要区别在于其长度和承载能力，锚索长度一般大于______米，其破断力通常可达______kN以上。答案：5；300解析：锚索属于主动支护中的高强度支护构件。其长度远大于锚杆（通常>5m，甚至超过10m），能够锚固到深部稳定岩层中。采用高强度钢绞线制作，其破断力通常在300kN到500kN甚至更高，是锚杆承载力的数倍至十数倍，用于控制大断面巷道、复合顶板、破碎顶板等困难条件。4.局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查停风区中______的浓度。只有在局部通风机及其开关附近10m范围内风流中的甲烷浓度都不超过______%时，方可人工开启局部通风机。答案：甲烷（或瓦斯）；0.5解析：这是处理局部通风机停风后恢复通风的安全操作铁律。必须先由瓦斯检查员（或安全监测系统）检查停风区内的甲烷浓度，掌握瓦斯积聚情况。开启局部通风机前，必须确保风机及开关附近这一关键点火源区域的甲烷浓度在安全限值（0.5%）以下，防止启动时产生电火花引爆瓦斯。5.胶带输送机驱动滚筒防滑保护，又称______保护，当输送带与滚筒之间的摩擦系数降低或负载过大导致打滑时，该保护应动作。答案：打滑解析：驱动滚筒防滑保护是通过监测驱动滚筒与从动滚筒（或输送带）的转速差来实现的。当输送带因张力不足、负载过大、滚筒表面潮湿或有油污导致摩擦力不足而打滑时，两者转速出现差异，保护传感器发出信号，自动停机并报警，防止输送带因长时间摩擦生热而着火，特别是对钢丝绳芯带尤为重要。6.掘进工作面透水前的预兆通常包括：巷道壁或顶板“挂汗”、空气变冷、出现雾气、淋水加大、底板鼓起、水叫、______、______等。答案：工作面有害气体增加；出现压力水流（或水色发浑）解析：掌握透水预兆是井下作业人员自救互救的关键知识。“挂汗”、变冷、雾气是地下水渗近巷壁冷凝所致。淋水加大、底板鼓起是水压增大的表现。水叫是高压水挤过裂缝发出的声音。有害气体（如硫化氢）可能随积水涌出。压力水流（射流）或水色发浑（含泥沙）是即将突水的强烈信号。7.根据《煤矿安全规程》，采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于______%，二氧化碳浓度不超过______%。答案：20；0.5解析：氧气是维持人员生命和安全生产的必要条件，20%是保障人员健康呼吸的最低安全限值。二氧化碳虽无毒，但浓度过高会导致缺氧窒息，并刺激呼吸中枢。规程规定进风流中二氧化碳不超过0.5%，采掘工作面回风流中不超过1.5%，这是保证井下空气质量的基本要求。三、判断题（每题1分，共10分）1.掘进机可以同时开启截割头和行走机构进行强力截割。（）答案：×解析：错误。掘进机作业规程严禁在行走时进行截割。因为同时进行两项高强度作业会导致液压系统和电气系统负荷过大，极易造成设备过载损坏。同时，行走中截割难以控制巷道断面形状和坡度，影响工程质量。正确的操作是定位后稳定机身，再进行截割。2.风电闭锁的作用是，当掘进工作面停风时，能自动切断该工作面所有非本质安全型电气设备的电源。（）答案：√解析：正确。风电闭锁是“两闭锁”之一。其核心功能就是实现通风与供电的安全联动。当局部通风机停止运转，导致掘进工作面供风中断或风量不足时，闭锁装置能自动切断该工作面及回风流中所有非本质安全型电气设备（主要是动力设备）的电源。防止在瓦斯可能积聚的环境下送电产生火花。恢复通风后，需先检查瓦斯，只有甲烷浓度符合规定，才能人工复电。3.锚杆支护的“三径匹配”是指钻孔直径、锚杆杆体直径和锚固剂直径三者之间应合理配合。（）答案：√解析：正确。“三径匹配”是树脂锚杆锚固质量的关键。通常要求钻孔直径大于杆体直径4-10mm，而锚固剂直径略小于钻孔直径1-3mm。匹配合理的目的是：保证锚固剂能顺利装入孔内，并在搅拌过程中被充分搅拌和挤压，使树脂与固化剂混合均匀，并紧密包裹杆体、充填孔壁，达到最佳的锚固效果和预紧力传递。4.井下防爆电气设备外壳有裂纹或开焊，只要不影响使用，就可以继续运行。（）答案：×解析：错误。隔爆型电气设备的防爆性能依赖于隔爆外壳的完整性。外壳出现裂纹、开焊或严重变形，会破坏其机械强度，在内部发生爆炸时可能无法承受爆炸压力而破裂；更严重的是，产生的缝隙可能超过隔爆接合面的最大间隙要求，使内部爆炸火焰传到壳外，引爆周围环境中的瓦斯。因此，外壳有裂纹或开焊的设备必须立即停止使用，升井检修。5.胶带输送机必须装设逆止器，以防止重载停机时输送带反向运行。（）答案：×解析：不准确。并非所有胶带输送机都必须装设逆止器。只有向上运输（有倾角）的带式输送机，在停车时可能因负载重力分力导致输送带反向运行时，才必须装设逆止器或制动装置，以防止物料滚落、堆塞和损坏设备。水平或向下运输的输送机一般不需要逆止器。6.掘进工作面采用混合式通风时，压入式风筒的出风口与抽出式风筒的吸风口距离应小于10米。（）答案：×解析：错误。根据《煤矿安全规程》规定，采用混合式通风时，压入式局部通风机的出风口与抽出式局部通风机的吸风口的距离应大于10米。目的是防止压入式风机送出的新鲜风流，还未经过工作面稀释瓦斯和粉尘，就被抽出式风机直接吸走，形成“循环风”，导致工作面风量不足，通风效果恶化。7.本质安全型电路产生的电火花能量，即使在规定的试验条件下，也不能点燃规定的爆炸性气体混合物。（）答案：√解析：正确。这是本质安全型（Exi）防爆原理的核心。通过合理设计电路参数（电压、电流、电感、电容），将电路在正常工作和故障状态下可能产生的电火花或热效应的能量限制在极低水平，低于瓦斯、煤尘等最小点燃能量。因此，它从本质上就是安全的，是唯一可用于瓦斯浓度最高区域（0区概念）的防爆型式，常用于监测监控、通信等弱电系统。8.液压支架的初撑力是指支架顶梁完全支撑到顶板时，立柱对顶板产生的主动支撑力。（）答案：√解析：正确。初撑力是液压支架支护性能的重要参数。它是在升架过程中，当顶梁接触顶板、支架达到额定泵站压力时，立柱缸体内液体压力所产生的对顶板的支撑力。足够的初撑力能使支架迅速接顶，减少顶板初期下沉，并立即对顶板施加主动支撑，对于维护顶板完整性、改善支护效果至关重要。9.煤矿井下可以用铁丝、铜丝等代替熔断器中的熔体。（）答案：×解析：严重错误。熔断器中的熔体（保险丝）是经过精确计算的过流保护元件，具有特定的安秒特性。用铁丝、铜丝等随意替代，其熔点高、电阻小，在电路发生过载或短路时不能及时熔断，失去了保护作用，会导致电气设备烧毁甚至引发火灾。这是严重违反电气安全操作规程的行为。10.巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距50米前，必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作。（）答案：√解析：正确。根据《煤矿安全规程》规定，巷道贯通前必须制定专项措施。综合机械化掘进巷道在相距50米前，其他巷道在相距20米前，必须停止其中一个工作面的作业，保持另一个工作面正常掘进。停掘的工作面必须保持正常通风，并定期检查瓦斯和风量。这样做是为了提前控制贯通点，防止风流紊乱、瓦斯积聚，并为安全、顺利地调整贯通后的通风系统做好准备。四、简答题（每题5分，共25分）1.简述掘进工作面综合防尘的主要措施。答案：（1）湿式作业：掘进机必须使用内、外喷雾装置，截割时喷雾降尘。炮掘工作面必须使用水炮泥，放炮前后洒水。（2）通风除尘：保证工作面足够风量和风速，合理选择风筒吊挂位置，有效稀释和排出粉尘。（3）净化风流：在压入式风筒出口或转载点等位置设置风流净化水幕。（4）个体防护：作业人员必须佩戴防尘口罩。（5）冲洗巷帮：定期对巷道壁、管线上的积尘进行冲洗。（6）除尘风机：有条件的工作面可配备除尘风机，进行高效除尘。解析：综合防尘是降低尘肺病发病率的关键。需从“减尘（湿式作业）—降尘（喷雾、水幕）—排尘（通风）—除尘（除尘器）—隔尘（个体防护）”多个环节入手，形成完整体系。湿式作业是根本，通风是基础，个体防护是最后防线。2.什么是电气设备的“失爆”？列举三种常见的失爆现象。答案：“失爆”是指井下电气设备（主要是隔爆型）失去隔爆外壳的耐爆性或隔爆性能，在内部发生电气火花爆炸时，可能引起壳外爆炸性气体混合物爆炸的状态。三种常见失爆现象：（1）隔爆外壳严重变形、有裂纹或焊缝开焊，影响机械强度。（2）隔爆接合面有锈蚀、划伤，间隙超过规定值，或紧固螺栓松动、缺少。（3）电缆引入装置（喇叭嘴）密封不严，有松动，或闲置的引线孔未用合格的密封挡板封堵。解析：失爆是井下重大安全隐患。其本质是隔爆外壳的完整性或隔爆参数被破坏。除了上述现象，还包括透明件破裂、闭锁装置失灵、接地不可靠等。任何失爆设备都必须立即停止使用。3.简述锚杆支护“预紧力”的重要性。答案：预紧力是锚杆安装时，通过拧紧螺母对杆体施加的轴向拉力。其重要性体现在：（1）主动支护：立即对围岩施加压应力，改善围岩应力状态，抑制离层和裂隙张开。（2）形成“预应力梁”：将表层不稳定岩层紧压在深部稳定岩层上，提高岩体整体性和承载能力。（3）充分发挥锚杆强度：足够的预紧力是锚杆产生径向约束力、实现全长锚固效果的前提。（4）抵抗早期变形：能有效控制巷道开挖后的早期变形，是锚杆支护效果的关键。解析：预紧力是锚杆支护从“被动”承受载荷转向“主动”加固围岩的核心。没有预紧力或预紧力不足，锚杆只有在围岩显著变形后才受力，支护效果大打折扣。施工中必须使用扭矩扳手或预紧力张拉设备确保达到设计值。4.局部通风机“三专两闭锁”供电系统中，“三专”的具体内容是什么？其作用是什么？答案：“三专”指专用变压器、专用开关、专用线路。具体内容与作用：（1）专用变压器：为掘进工作面局部通风机单独设置的变压器，避免其他动力设备频繁启动造成的电压波动影响风机稳定运行。（2）专用开关：局部通风机供电线路上的高压防爆开关和低压馈电开关专为风机控制设计，可靠性高。（3）专用电缆：从变压器低压侧至局部通风机控制开关，再至风机电动机的电缆独立敷设，不与其他动力负荷共用，避免因其他线路故障导致风机停电。作用：保证局部通风机供电的可靠性、连续性和稳定性，最大限度地减少无计划停风，是防止瓦斯积聚的基础性保障措施。解析：“三专”是从供电系统硬件上保障局部通风机这一“矿井呼吸机”绝对可靠。它从电源、控制到线路实现了物理上的独立，与“两闭锁”（软件逻辑保护）共同构成掘进工作面通风安全的双重保障。5.胶带输送机安装综合保护装置时，各类保护传感器的安装位置有何要求？（至少说出三种）答案：（1）防滑（打滑）保护：传感器应安装在输送机回程带上方或驱动滚筒附近，监测驱动滚筒与从动滚筒（或输送带）的线速度差。（2）堆煤保护：安装在机头卸料点后方适当位置的煤流上方，当煤位堆积到一定高度时触发。（3）防跑偏保护：成对安装在输送机头部、尾部、中间主要变坡点及易跑偏处，触杆距带边沿垂直高度约50-100mm。（4）烟雾保护：安装在驱动装置上方或下风侧，以及输送带可能因摩擦生热点燃的位置。（5）超温自动洒水保护：温度传感器安装在驱动滚筒附近，喷头对准滚筒与输送带接触面或可能发热点。解析：保护装置的安装位置直接影响其动作的准确性和可靠性。原则是安装在最能有效感知故障特征的位置。例如，堆煤保护在落料点后方才能及时感知堵塞；跑偏保护在关键转折点；烟雾和超温保护在主要热源点。五、计算题（每题10分，共20分）1.某半煤岩巷掘进工作面，设计断面为矩形，净宽4.2米，净高3.0米，采用锚杆支护。锚杆间排距为0.8米×0.8米，每排布置6根锚杆。若巷道日进尺为8米，树脂锚固剂每支长度0.5米，每根锚杆使用2支锚固剂。试计算：（1）每日需要支护的锚杆总数。（2）每日所需的树脂锚固剂总长度（米）。答案与解析：（1）计算每日需要支护的锚杆总数：已知：巷道日进尺=8m，锚杆排距则每日需要支护的排数为：=。已知每排锚杆数=6因此，每日需要支护的锚杆总数为：=×（2）计算每日所需的树脂锚固剂总长度：已知每根锚杆使用锚固剂数量m=2支则每日所需锚固剂总支数为：=×每日所需的树脂锚固剂总长度为：=×答：（1）每日需要支护的锚杆总数为60根。（2）每日所需的树脂锚固剂总长度为60米。2.某岩巷掘进工作面采用压入式通风，局部通风机吸风量为=300/min（1）风筒的漏风量（/mi（2）掘进工作面的有效风量（/mi（3）该通风系统的风筒有效风量率η（%）。（注：风筒漏风量按均匀漏风考虑，计算公式：=×，其中α为风筒漏风系数，α=−答案与解析：方法一：使用近似公式计算（常用简便算法）已知：=300/min（1）风筒的漏风量：风筒总漏风率≈×则≈×（2）掘进工作面有效风量：≈−或≈(（3）风筒有效风量率η：η=方法二：使用指数公式精确计算（1）计算漏风系数α：α=ln故α≈（2）计算有效风量：=×计算指数部分：−α≈0.8508则≈300（3）计算漏风量：=−（4）计算有效风量率η：η=答：（简便算法结果）（1）风筒漏风量约为48/min六、论述题（10分）试论述在智能化煤矿建设背景下，煤矿机电掘进技术的主要发展方向。答案：在智能化煤矿建设背景下，煤矿机电掘进技术正朝着高效、安全、智能、少人化/无人化的方向快速发展，主要体现为以下几个方向：1.掘进装备智能化与机器人化：智能掘进机：装备高精度惯性导航、激光雷达或视觉传感器，实现自主定位、定向与断面轮廓扫描。具备智能截割控制功能，能根据岩性硬度自动调整截割速度与路径，实现自适应高效截割。配备机身状态在线监测与故障诊断系统。支护机器人：研发全自动锚杆/锚索支护机器人，实现钻孔、装填锚固剂、插入杆体、搅拌、拧紧螺母全流